典型区域土地沙漠化综合管理系统动力学模型分析

土地沙漠化过程是一个由自然和社会因素共同驱动的复杂过程,因此,沙漠化防治策略的制订必须综合考虑沙漠化区域的自然条件和经济社会发展状况。以科尔沁沙地为典型研究区,利用系统动力学的原理和方法,初步构建了这一地区土地沙漠化综合管理的系统动力学模型,探讨了该模型的主要子系统以及各子系统之间的相互作用关系,分析和绘制了人口、种植业、畜牧业、水资源和土地沙漠化5个子系统的系统动力学流图,阐明了各子系统内部不同变量之间的反馈关系,为进一步通过计算机模拟方法确定该区域土地沙漠化综合管理的优化策略和模式奠定了基础。     

复杂系统理论与Agent模型在土地变化科学中的研究进展

基于复杂系统理论与Agent 模型,分别从理论与方法的角度梳理并总结了当前土地变化科学的研究进展。复杂系统理论为研究土地变化所处的“耦合的人类-自然系统”及其复杂性问题提供理论支撑;而基于Agent 的模拟作为研究复杂系统的重要工具,为传统土地变化模拟提供新的方法支持。当前,ABMs与土地变化模型相结合(ABM/LUCC),无论是模型构建还是模型应用均取得了显著进展。然而,其也存在诸多问题,尤其是理论与应用脱节,使很多建模者容易陷入“为建模而建模”的误区。此外,现有的ABM模型设计较为随意,模型间差异太大,不利于跨区域比较研究的开展。因此,虽然ABM是认识复杂系统的有效方法,但是建模之前离不开对系统复杂性的深入研究;基于Agent 的土地变化模拟的意义在于充分表达“人类-自然”系统的综合复杂关系,从而合理的预测土地变化(结构与功能) 的动态过程,解释并评价土地变化的可能影响。     

土地系统动态模拟与土地用途转换分析的方法探索——兼评“土地系统计量模型”图书

由中国科学院地理科学与资源研究所邓祥征博士撰写的关于"土地系统计量模型"的两本书(<土地系统动态模拟>、 <土地用途转换分析>)已于2008年11月由中国大地出版社出版,这反映了我国青年科研工作者积极响应并参与了全球土地科学研究计划(GLP)相关研究活动,并在土地系统格局演替动态模拟、土地用途转换分析的方法与模型研究方面做出了有价值的探索.     

土地变化的生态效应研究方法

土地变化研究是全球土地计划(GLP)的重要组成部分,并逐渐演化成新的研究领域——土地变化科学(LCS)。土地变化对陆地生态系统造成了深远影响,其生态效应研究在全球和区域尺度上广泛开展。该文对土地变化的大气、水文、土壤、生物单要素效应及区域综合生态效应的主要研究方法和技术手段进行总结。结果表明,在观测和试验基础上,抽象出数理模型对土地变化的生态效应进行模拟以及定量评价是主要研究方法;借助于多时空尺度模型,土地变化的大气、水文效应研究已经相当深入,但区域综合生态效应的研究还比较薄弱,主要以影响评价为主;建立多元素耦合、多尺度集成的机理模型和综合定量评价是今后发展的重要方向。     

青海省土地承载力的系统动力学研究

以资源——资源生态——资源经济科学的理论为基础,对青海省土地资源人口承载力系统条件的综合分析,针对各类资源之间的平衡关系、农业结构与资源结构的匹配关系、单产潜力的预测与总生产潜力的仿真,进行人口与资源关系的综合研究,建立该地区土地资源人口承载力的动态模型。     

基于SD模型的湖南省土地利用变化情景模拟

运用系统动力学模型（System Dynamic Model,简称SD）对湖南省不同社会经济发展情景模式下的土地需求进行了模拟预测。结果表明：1）不同发展模式下建设用地需求均呈增长态势,其他各类土地需求变化幅度差异较大,其中以水域与耕地差异最大。2）根据可持续发展战略要求,稳定发展情景模式较为理想,在此模式下,各类土地利用需求与现有土地利用状况较为接近,对各类土地需求均不会造成太大压力。3）土地利用现状完全能满足低速发展模式对各类土地的需求,但其前提是降低消费水平与市场自给率;而高速发展型对耕地、水域需求大大超出现有水平。4）在现有粮食消费结构下,若不能有效提高粮食单产水平,人口和经济增长带来的粮食需求将对耕地造成很大压力。     

土地变化模型方法综述

土地系统变化长期以来不仅是地理学研究热点,也是资源环境经济学、生态学、城市规划等多学科领域关注的主题。构建模型模拟土地变化能够促进理解人地相互作用机制,模拟结果可为土地资源优化与资源环境政策制定提供依据。不同研究者基于不同学科理论、应用多种方法构建土地变化模型,模型从早期关注自然覆被类型变化发展到对人类决策行为的刻画,从统计方法发展到更突出空间分布的元胞自动机方法,以及更聚焦土地变化过程的经济学方法和多主体方法。未来土地变化模型发展方向为：在多尺度进行多方法耦合,对土地变化过程进行更为明晰地刻画,将土地变化模型与其他地球系统模型耦合等方面,进一步能够促进解释复杂人地系统,并推进模型在决策支持层面的应用。     

土地系统多主体模型的理论与应用

土地变化科学是理解人类—自然耦合系统的交叉学科研究方向。多主体模型（ABM）作为过程导向模型,对揭示土地变化驱动力,理解土地变化过程有重要作用。本文从理论、应用与建模框架三方面出发,总结了ABM理论基础和相关概念;阐述了ABM在城市和农业土地系统两方面的应用与发展,进一步介绍了横断山区退耕还林ABM研究案例;在梳理ABM建模协议的基础上,提出了主体视角的土地系统ABM建模框架和实施流程。在城市土地利用方面,ABM研究从最初基于景观研究城市扩张,到研究城市内部居住分隔,规划分区,生态功能等多方面;在农业土地利用方面,ABM应用则呈现出更加多样化和个性化的特征,包括农民行为、农户决策、种植系统、农业政策等。相比于传统模型,ABM因其依靠本地知识与数据而使得其构建更为复杂,且不易推广;但因其独特的自下而上模型构架,在探究土地变化驱动力、刻画人类行为对自然环境影响等方面具有不可或缺的作用。     

autologistic方法在湖南张家界市土地利用格局模拟中的应用(英文)

Nowadays,spatial simulation on land use patterns is one of the key contents of LUCC.Modeling is an important tool for simulating land use patterns due to its ability to inte-grate measurements of changes in land cover and the associated drivers.The conventional regression model can only analyze the correlation between land use types and driving factors, but cannot depict the spatial autocorrelation characteristics.Land uses in Yongding County, which is located in the typical karst mountain areas in northwes...     

顾及空间尺度效应的城市土地利用变化精细化模拟

城市土地利用变化模拟是优化土地资源配置的科学依据,提高其精细化程度和可靠性有助于准确把握城市用地发展趋势,对城市土地资源精准调控具有重要意义。基于宏观遥感分类的土地利用变化模拟,难以在街区尺度上揭示城市用地社会功能变化及精细化模拟中空间尺度效应来源和作用机理。本文联合遥感影像和POI数据识别出城市土地利用精细化特征,运用响应面法率定土地利用精细化模拟的最优空间尺度组合,在此基础上,利用CA-Markov模型开展了未来土地利用变化的精细化模拟。以武汉市中心城区为应用案例,研究结果表明：基于POI 的城市土地利用精细化识别方法,可以深度解析城市建设用地的社会功能,极大改善了传统基于遥感的土地覆被宏观解译效果;研究区土地利用变化元胞自动机精细化模拟的最优空间尺度组合是30 m元胞、7×7邻域以及冯诺依曼邻域类型,采用最优空间尺度组合能够提高土地利用变化精细化模拟的可靠性。响应面试验设计结果可有效识别精细化模拟过程中空间尺度效应的主要来源,并区分其对模拟精度的影响程度与正负效应;预计到2025年,研究区建设用地范围将继续向周边扩张,各类型用地之间互为交织,土地利用空间格局将呈更加破碎化趋势。     

中国北方未来干旱化情景下的土地利用变化模拟

目前,中国北方未来干旱化过程对土地系统的可能影响还不是十分清楚,这将在一定程度上限制中国北方土地资源的合理开发利用。因此,利用系统动力学 (SD) 的原理和方法,首先构建了中国北方未来干旱化过程影响下的土地利用变化系统动力学模型。进而在不同系统状态下,模拟了中国北方13省未来30年不同干旱化过程和社会经济情景共同影响下的区域土地利用结构变化过程。1989~2001年的模型检验结果表明该SD模型具有一定的可靠性,能在一定程度上理解土地利用系统的复杂变化过程。2000~2030年在干旱化过程转折、不明显和加速3种情景下的情景模拟结果发现,干旱化过程对中国北方未来水资源总量变化影响明显。在干旱化过程3种情景下,北方13省水资源总量从4686.17亿m³下降到3887.88亿m³,水资源正逐渐成为稀缺资源,并成为区域可持续发展的重要制约因素。在中国北方人口增加和经济发展的持续压力下,建筑用地和交通用地在未来增长迅速。城镇,交通等生活型用地与耕地资源之间的矛盾将会十分突出。因此,在未来的发展中,寻求合理的土地利用结构和格局,适应气候变化和社会经济因素的共同压力,将是中国北方区域可持续发展过程中必须面临和解决的问题。     

笔谈:地球信息科学研究的进展--祝贺陈述彭院士八十华诞

编者按:陈述彭院士是我国地理学界著名的科学家,他长期致力于地理学、地图学、地球信息科学的研究,是我国遥感应用科学的奠基人,地球信息科学研究的开拓者.在陈述彭院士的大力倡导和积极组织下,我国地理科学工作者圆满完成了国家地图集编撰、遥感技术应用、地理信息系统开发等许多国家重大科研项目;建立了遥感应用研究所、地理信息系统国家实验室等一批重点科研机构;培养和造就了数以百计的青年科学家.值此陈述彭院士80寿辰之际,本刊发表这一组笔谈,回顾陈述彭院士在推动我国地理学、地图学、遥感应用、地理信息系统等学科发展中的卓越贡献,以表达我们对他的敬意.     

主体功能区情景下的土地系统变化模拟

主体功能区要求对国土实施相对严格的空间管制措施,以实现资源生态和社会经济发展的协调。选择黑龙江省哈大齐(哈尔滨-大庆-齐齐哈尔)地区为研究案例,以CLUE-S模型模拟了两种情景下的未来土地系统变化情况,结果表明,在不实施任何空间管制措施的情景下,耕地对草地的蚕食将延续,生态功能持续降低;而在主体功能区建设的情景下,居民地将大幅度扩展,且主要占用盐碱地,同时保持了耕地和生态用地的安全,在一定程度上可缓解土地利用冲突,优化土地利用结构和国土开发格局。     

土地利用变化对土地生产力的影响研究进展

土地利用变化对土地生产力的影响是土地利用/覆被变化(LUCC)效应研究的重要内容之一。本文基于对土地利用变化和土地生产力概念的辨析, 着重从土地利用变化对土地生产潜力、粮食生产能力和土壤质量3 个方面的影响, 总结梳理了当前的主要研究内容和方法, 探讨了研究的影响尺度特征。最后指出今后的研究应加强土地利用结构、方式和强度变化对小尺度范围内耕地生产力的影响, 强化不同尺度的综合以及空间分析和动态评估方法的应用。     

复杂性科学视角下的土地利用/覆被变化

土地利用/覆被变化(LUCC)是当前全球变化研究的热点问题之一,它既是全球变化的重要原因之一,一定程度上又是全球变化的反映。土地利用／覆被变化和全球变化之间存在着极为复杂的反馈联系,片面的研究方法难以从整体上把握问题的本质。该文从复杂性科学的角度出发,分析土地利用/覆被变化的复杂性,认为驱动因素的多样性、系统要素作用的非线性和多方向性、时空异质性以及时空尺度多变性是土地利用／覆被变化复杂性的集中表现。实际研究中应注意把复杂性当作复杂性,通过定性与定量结合、微观研究与宏观研究结合等途径开展多学科综合研究,全面揭示土地利用/覆被变化问题的本质。     

International Conference on Land Use / Cover Change Dynamics

Organized by: Beijing Normal University, National Natural Science Foundation of China Hosted by: Institute of Resources Science, Beijing Normal University Key Laboratory of Environmental Change and Natural Disaster, Ministry of Education of China Topics: 1) Detecting and monitoring LUCC 2) Temporal-spatial characteristics in LUCC 3) Driving model for LUCC 4) Forecasting and modeling LUCC 5) Phenological and biochemical response on LUCC 6) Regional LUCC and microclimate 7) LUCC in the context of global change 8) Impact of global change on the sustainable land-use modeling Abstract submission: The official language of this conference is English. We invite papers written in English and an abstract of less than one page of standard A4 size to the Conference Secretariat by Apr 15, 2001. Registration Fee: 280 US$ (300 US$ after July 15, 2001) Add：No. 19, Xinjiekouwai Street, 100875, Institute of Resources Science, Beijing Normal University, Beijing, China Tel：86-10-62207656 or 62209024 Fax：010-62208178 http:// 202.112.93.50/LUCCD2001/index.html E-mail: Pwang@bnu.edu.cn Cyh@bnu.edu.cn     

我国土地利用/土地覆被变化研究近期进展

土地利用／土地覆被变化（LUCC）是自然与人文因素紧密交织并相互作用的过程,是全球环境变化研究的重要组成部分,也是“国际地圈-生物圈计划”（IGBP）和“国际全球环境变化人文计划”（IHDP）共同推动的核心研究项目。近年来我国学者在LUCE研究方面做了大量工作,取得了丰硕的成果。文章就我国近期土地利用／土地覆被的研究方法及应用、驱动机制、变化影响、土地资源优化配置及研究尺度等方面的研究进展进行了简要的评述。     

干旱区主要陆表过程与人类活动和气候变化研究进展

分析了国内外水、土、气、生主要陆表过程的相互作用以及干旱、半干旱区主要陆表过程与气候变化和人类活动互为响应机制的一系列研究成果,提出了未来该研究领域的发展方向应集中在地球表层系统各要素相互作用的综合研究,同时突出人类活动在陆表过程中的主导地位;在研究手段上应基于国家野外科学观测站、生态网络站的长期定位观测,开展干旱、半干旱区不同尺度水、土、气、生过程相互作用机理及其联网对比、集成研究。最终通过深刻理解研究区陆表过程及其调控机理,丰富陆地表层系统科学研究的内涵,带动相关学科在交叉集成研究上的理论创新。     

基于蜂群算法的城市土地利用变化建模

通过引入人工蜂群算法用于构建土地利用变化的驱动力模型,分析土地利用变化的驱动力机制。算法原理通过模仿蜜蜂采蜜行为,自动搜索和提取土地利用变化样本中不同土地变化类型所对应的驱动力分类规则。分类规则的构建采用“IF…THEN”形式,并选取3种不同的适应度函数分别进行模拟验证。研究案例基于UCI实验数据集和美国纽卡斯尔市真实土地利用变化数据集。由实验结果可知,采用蜂群算法模型的总体精度和Kappa系数评价优于其它算法,表明蜂群算法应用于土地利用变化建模具有可行性。